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LightTools 光路分析

郑至翔,Cybernet Taiwan,应用工程师


LightTools 的光线路径功能可记录光线由光源到终点所行经之一连串表面与区域的信息,透过此功能可对于系统的光路进行分析。常见应用如:灯具的光路分析、投影机或镜头系统的杂散光分析…等。以下,将会以一个镜头系统为范例,介绍在LightTools中如何利用光线路径的功能进行镜头杂散光分析。图一为包含光源、透镜、镜筒与接收器的镜头系统,透过光线路径功能呈现出所有的光线路径。

图一:光线路径示意图


光线路径功能可记录系统中所有的路径,每一光线路径包含功率、光线数与光源信息,不同的路径可以使用不同的颜色呈现,以供使用者区分。而这些路径可以根据功率高低进行排序,并且可选择是否在模型中显示。如图二所示,此镜头的光线路径根据功率排序后,前两项功率较大的路径为视角内两光源分别依序经过各透镜表面的主要成像路径,而其余路径则为镜头的杂散光来源。将这些其余的光线路径各别显示,则可以在LightTools中直接判断各路径于影像面上的能量分布结果与所经过的各表面及区域,依此分析镜头杂散光的来源。

图二:每条光线路径可按照功率排序,并选择是否于模型中显示


此外,利用光线路径分析工具,可以选择特定的表面或区域,并透过多种筛选方式来过滤路径。图三为光线路径分析工具。

图三:光线路径分析工具


各路径的详细信息列表会呈现光线循序经过的表面和特性区域,根据这些具体的信息可详细并准确分析杂散光的来源。图四为显示某一杂散光路径的详细信息与照度结果,透过路径的分析可得知,此杂散光为透镜边缘与镜筒内部的表面所造成,确认出这些杂散光来源后,即可针对特定表面进行处理来消除杂散光。

图四:杂散光路径的详细信息

 

结论

LightTools提供非常强大的光线路径功能,可针对光学系统模型进行详细的路径分析。藉由确认模型中有问题的光线路径来源,可了解如何进一步修改原先的设计,以改善系统的性能。本文中以镜头杂散光为例,介绍如何透过光线路径功能与光线路径分析工具,分析造成杂散光的表面,对这些表面进行处理后,即可有效解决此镜头的杂散光问题。


 关于 Synopsys OSG
Synopsys 公司为全球知名IP半导体设计、验证与制造大厂,于2010年10月并购Optical Research Associates公司之后正式跨足光学设计领域,成立光学解决方案部继续光学产品CODE V / LightTools以及RSoft的开发作业。
 
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